Tutto sui canestri geotermici ei collettori orizzontali

20.01.2016 | 1
Tutto sui canestri
geotermici e i
collettori orizzontali
I canestri geotermici e i collettori orizzontali
(detti anche sonde geotermiche orizzontali) sono forme di sfruttamento dell’energia
geotermica a bassa profondità. Sfruttano il
calore del terreno fino a circa 4 metri di
profondità.
Vantaggi: riscaldare e/o raffrescare
Grazie ai collettori orizzontali e ai canestri geotermici è possibile alternare fasi di riscaldamento e di
raffrescamento. In estate il calore eccessivo dell’edificio viene trasportato nel sottosuolo, dove viene
immagazzinato in via transitoria. In inverno è possibile riutilizzare questo calore per il riscaldamento.
I collettori orizzontali e i canestri geotermici vengono utilizzati soprattutto per abitazioni monofamiliari con un fabbisogno calorifico ridotto e basse temperature di entrata nel circuito di riscaldamento.
Diffusione e potenziale: piuttosto raro
Rispetto alle più apprezzate sonde geotermiche verticali, in Svizzera i collettori orizzontali e i canestri
geotermici svolgono un ruolo minore. Possono essere utilizzati qualora non sia permesso utilizzare le
sonde verticali. Potenzialmente possono essere
utilizzati ovunque. A causa della ridotta profondità
di installazione, le limitazioni dovute alla protezione
delle acque sotterranee e a condizioni geologiche
particolari (anidirite e gesso) sono meno frequenti
rispetto a quanto accade per le sonde verticali.
Principio di funzionamento: circuito chiuso
I collettori orizzontali funzionano in base allo stesso principio utilizzato dalle sonde verticali. Tuttavia
vengono posizionati orizzontalmente e a bassa profondità. Solitamente le tubature sono realizzate in
materia plastica. Al loro interno circola una miscela
d’acqua e d’antigelo che funge da fluido termovettore. Possono essere utilizzati sia per il riscaldamento, sia per il raffrescamento. I collettori orizzontali sono posizionati ad una profondità che riceve
calore dall’irraggiamento solare. Questo calore viene accumulato dal terreno. Nel caso dei collettori
orizzontali a evaporazione diretta, il fluido refrigerante della pompa di calore viene condotto direttamente nel sottosuolo tramite i tubi affinché evapori.
Ai fini della lubrificazione tali fluidi refrigeranti contengono prevalentemente componenti oleose.
Nel caso dei canestri geotermici i tubi non vengono
posizionati orizzontalmente, bensì sotto forma di
fasci di tubi a spirale e lunghi circa 2 metri in un
pozzetto verticale. Essendo posizionati in prossimità della superficie, sono assimilabili ai collettori
orizzontali.
Tutto sui canestri geotermici e i collettori orizzontali | 2
La miscela di acqua e antigelo (e/o il fluido refrigerante nel caso dei sistemi ad evaporazione diretta)
circola attraverso i tubi, sottrae calore al sottosuolo
e lo cede al sistema di riscaldamento tramite lo
scambiatore e la pompa di calore. Il fluido termovettore così raffreddato viene spinto nuovamente
nel sottosuolo, dal quale sottrarrà altro calore.
Nella fase di raffrescamento (estate) il calore eccessivo dell’edificio viene trasportato nel sottosuolo, più freddo rispetto ad esso.
Impatto ambientale: fino all’80% in meno di CO2
Sfruttare l’energia geotermica rappresenta un
modo estremamente ecologico di ottenere acqua
calda e riscaldare e/o raffrescare le case. Ad esempio: per mantenere il riscaldamento degli ambienti
alla temperatura desiderata con un collettore orizzontale o un canestro geotermico, normalmente
sono necessari circa 75% di energia geotermica e
25% di energia elettrica per la pompa di calore. La
parte di energia geotermica deriva da una fonte del
tutto rinnovabile. Il 25% dell’impatto ambientale di
un impianto è determinato dalla provenienza dell’energia elettrica utilizzata. Il bilancio ecologico peggiora nel caso in cui l’energia elettrica utilizzata sia
stata prodotta da centrali a carbone, mentre migliora qualora si sia utilizzata energia da fonti rinnovabili (acqua, sole, vento, biomassa).
Con un collettore orizzontale o un canestro geotermico è possibile risparmiare molta CO2. Il risparmio deriva dalla performance («coefficiente di prestazione») della pompa di calore e dall’origine
dell’energia elettrica. L’energia geotermica, in sé, è
quasi priva di emissioni di CO2: infatti, solo durante
la produzione dei materiali e la posa viene prodotta
anidride carbonica.
Le pompe di calore permettono di risparmiare fino
all’80% delle emissioni di CO2 di una moderna caldaia a gasolio e fino al 70% di quelle di una caldaia
a condensazione a gas. Questi dati si basano su
una stima effettuata sul mix energetico bavarese e
possono essere applicate al caso svizzero in maniera quasi equivalente. Ad esempio: se nel caso
del riscaldamento a gasolio le emissioni di CO2 ammontano a 2’800 kg di CO2 equivalente per kilowattora, nel caso di un impianto a pompa di calore è
possibile ridurle fino a 560 kg. In media ogni singola pompa di calore permette di risparmiare ogni
anno 2 tonnellate di CO2 equivalente.
Dal punto di vista della protezione delle acque sotterranee, normalmente i collettori orizzontali e i canestri geotermici non presentano problemi, purché
sia rispettata una distanza di 2 metri dal livello
massimo della falda freatica.
Attraverso la sottrazione di calore, il sottosuolo vicino al collettore orizzontale o al canestro geotermico si raffredda leggermente. La portata di tale
raffreddamento dipende dalle dimensioni dell’impianto e può essere determinata con facilità in fase
preliminare. Un dimensionamento corretto permette di non scendere al di sotto di una determinata
temperatura. In estate il terreno a cui è stato sottratto il calore viene nuovamente riscaldato.
Promozione: informarsi assolutamente
Per la costruzione di un collettore orizzontale o di
un canestro geotermico non è previsto alcun incentivo a livello federale. Per contro alcuni Cantoni e
Comuni promuovono tali impianti. Nella maggior
parte dei casi viene messo a disposizione un sussidio per la pompa di calore. Vi invitiamo ad informarvi presso un servizio d’informazione sull’energia o di consultare diversi siti internet:
• Servizi cantonali dell’energia e centri regionali di
consulenza energetica: http://www.bfe.admin.
ch/dossiers/00677/index.html?lang=de
• Ufficio federale dell’energia: http://www.bfe.
admin.ch/dienstleistungen/05822/index.
html?lang=it
• Svizzera Energia: http://www.svizzeraenergia.
ch/it-ch/home.aspx
Impatto economico: costi di esercizio ridotti
Costi d’investimento: i collettori orizzontali e i canestri geotermici sono più convenienti delle sonde
geotermiche verticali, poiché non necessitano di
perforazioni.
Costi di esercizio: i costi di esercizio sono determinati dalla pompa di calore e dal suo consumo di
energia.
Tutto sui canestri geotermici e i collettori orizzontali | 3
In generale i costi d’investimento sono maggiori rispetto a quelli per un riscaldamento a gasolio o a
gas. Al contrario i costi di esercizio sono più ridotti.
Ne consegue che, a medio termine, un impianto a
collettori orizzontali o a canestri geotermici è redditizio. Tuttavia ogni impianto è diverso. Nel quadro
di una valutazione dei costi d’investimento e di
esercizio occorre considerare anche la superficie di
riferimento energetica e le stime sul fabbisogno
per il riscaldamento e per l’acqua calda.
Pianificazione e installazione: esecuzione a regola d’arte
A seconda del fabbisogno per il riscaldamento e
del sottosuolo, l’installatore di impianti termici o il
pianificatore dimensionano l’impianto. Una corretta
dimensione è determinante per l’esercizio futuro. I
collettori orizzontali e i canestri geotermici sono
posizionati in una porzione di terreno soggetta
all’irraggiamento solare e al di sotto del limite di
congelamento. Il raffreddamento invernale viene
considerato nella pianificazione. Grazie ai caldi
mesi estivi, ogni anno il sottosuolo utilizzato viene
automaticamente ricaricato di calore.
Per la posa di un collettore orizzontale si scava la
superficie necessaria di terreno fino alla profondità
desiderata e si posano i tubi del collettore orizzontale. Di solito è necessaria una superficie una volta
e mezzo o due volte più grande di quella da riscaldare. I canestri geotermici permettono di risparmiare spazio. Questi vengono installati in buche
piuttosto grandi. Lo scavo viene effettuato tramite
piccole pale meccaniche. Non è permesso costruire al di sopra di superfici nelle quali sono stati posati collettori orizzontali o canestri geotermici.
Procedura di autorizzazione: diversa da Cantone
a Cantone
Normalmente i collettori orizzontali e i canestri geotermici sono soggetti all’obbligo di richiedere
un’autorizzazione edilizia da parte del Comune di
ubicazione e generalmente possono essere trattati
assieme alla domanda di costruzione.
In assenza di una falda freatica, dal punto di vista
della protezione delle acque sotterranee in linea di
principio i collettori orizzontali e i canestri geoter-
mici, come pure le sonde geotermiche verticali,
sono sempre permessi. Normalmente nei settori di
protezione delle acque AU (acque sotterranee utilizzabili) e üB (territorio rimanente) non sono necessarie autorizzazioni aggiuntive in materia di protezione delle acque, purché si osservi una distanza
di almeno 2 metri dal livello massimo della falda
freatica. Tuttavia alcuni Cantoni possono prescriverne una. Per principio non è permesso installare
collettori orizzontali o canestri geotermici nelle
zone di protezione delle acque S1 e S2. Qualora i
collettori orizzontali e i canestri geotermici siano
posati profondamente nel sottosuolo, in linea di
principio è possibile che sia richiesta un’autorizzazione per la zona S3. Nella zona S3 è necessaria
un’autorizzazione in materia di protezione delle
acque.
I criteri di ammissione e le procedure di autorizzazione si differenziano all’interno dei Cantoni. Per
questo motivo è importante informarsi in precedenza presso il Comune di ubicazione. La maggior
parte dei Cantoni mette a disposizione informazioni e promemoria corrispondenti sul proprio sito
web.
Vantaggi
• Energia rinnovabile
• Riscaldare e/o raffrescare con lo stesso impianto
• Progettazione e installazione semplici
• Costo di acquisto e di installazione limitati
• Elevata durata di vita
• Utilizzabili quasi ovunque
• Nessun camino richiesto
• Altissima affidabilità
• Elevata efficienza rispetto alle pompe di calore
ad aria: quanto maggiore è la temperatura della
fonte di calore e quanto minore è la temperatura di utilizzo (da parte del riscaldamento), tanto
migliore è l’efficienza dell’impianto a pompa di
calore
• Redditizi a medio termine, perché normalmente
i costi d’investimento vengono ammortizzati
dopo alcuni anni; il periodo d’ammortamento è
influenzato dai prezzi dell’energia elettrica
• Riducono le emissioni di CO2 e di polveri fini
Tutto sui canestri geotermici e i collettori orizzontali | 4
• Il rinnovato riscaldamento del sottosuolo avviene
automaticamente in estate grazie al sole
Svantaggi
• Necessitano di ampie superfici
• Non è possibile costruire sulla superficie occupata dai collettori o dai canestri nè di compattare il
terreno.
• In linea di principio, minor efficienza rispetto a una
sonda geotermica verticale